文献综述
1.DNA杂交在电化学检测中的应用前景
DNA是遗传信息的载体和生物遗传的基础材料。核酸序列在任何生物体、病毒或病原体中都是独特的,为识别和诊断各种疾病提供了实用的途径[1]。DNA的电化学研究工作始于20世纪60年代[12],早期的工作主要是利用各种极谱电化学方法,研究DNA在汞电极或汞齐电极上的直接电化学行为[13],主要依靠嘌呤碱基(鸟嘌呤G、腺嘌呤A)的氧化性质来实现,这种检测方法不用标记,快速简便,但是需要很高的电位才能将鸟嘌呤和腺嘌呤氧化,背景电流高,不能达到理想的检测限。而实际样品中待测的 DNA 浓度通常都在 10-15M 或甚至更低的数量,所以探索拥有更低的检测限的电化学DNA生物传感器具有良好的应用前景。
2.电化学DNA生物传感器的发展及工作原理
发展:在过去的几年中,电化学生物传感器领域一直在快速发展,例如电化学免疫传感器[2]。孙伟[3]将纳米粒子标记的电化学DNA分析扩展到来自遗传修饰生物的特定序列,具有更高的灵敏度和选择性。
工作原理[14]:电化学 DNA 生物传感器一般由固定有单链探针 DNA 片段的电极和检测用电活性杂交指示剂构成。杂交指示剂在电化学 DNA 传感器中起信号传递的作用,是一类具有电活性的物质,能选择性区分单链 DNA(ssDNA)和双链 DNA(dsDNA),且其氧化还原电位处于 DNA 的电化学窗口之中( 1.2V~-0.9V,vs. SCE),如过渡金属配合物、道诺霉素、亚甲基等。
杂交指示剂必须能选择性地与单链和双链 DNA 结合,其结合方式有三种基本模式:(1)指示剂分子与 DNA 分子的带负电荷的脱氧核糖-磷酸骨架之间通过静电作用而相互结合,即静电结合;(2)指示剂分子依靠碱基的疏水作用在沟面与 DNA 分子相互作用而结合,即面式结合;(3)指示剂分子依靠氢键、范德华力和堆积作用插入 DNA 分子双螺旋的碱基对之间,即插入作用。
生物传感器是将生物组件与检测器组件组合的设备。生物传感器包括三个部分[4,5]:
( 1)敏感元件(生物衍生材料);(2)换能器或检测器元件(将检测到的信号转换成可读的量化输出);(3)信号处理器。
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